Miks PTFE-soojendid koheselt rikki lähevad, kui vedeliku tase langeb: kuiv{0}}põlemiskahjustuste mõistmine?

PTFE sukelsoojendi järsk hävimine on üks masendavamaid asju, mis keemiatöötlemistehases juhtuda võib. Klapp jääb suletuks, tsirkulatsioonipump seiskub või paaki ei täideta pärast remonti. Kerise paljanduv osa kahjustub korvamatult minutite, mõnikord isegi sekunditega. Inimestele, kes fluoropolümeeri piirmääradest palju ei tea, tundub rikke kiirus praktiliselt võimatu. Et mõista, miks kuiv{4}}põletamine asjad nii kiiresti hävitab, peate tutvuma termomehaanikaga, mis juhib ümbrise temperatuuri ja soojuse hajumist.

Termiline tasakaal, kui asjad töötavad normaalselt
PTFE sukelsoojendi töötab termilises tasakaalus, kui see on vette sukeldatud. Takistuse element muudab elektrienergia soojuseks. Soojus liigub läbi sisemise isolatsiooni ja PTFE ümbrise väljapoole ning seejärel konvektsiooni teel ümbritsevasse vedelikku.


Võrreldes õhuga suudavad vedelikud nagu vesi, happed ja plaadistuslahused soojust paremini hoida ja liigutada. Nad oskavad hästi soojust sisse võtta ja eemale viia. Seetõttu püsib ümbrise temperatuur vaid veidi kõrgem kui vedeliku temperatuur. Vedelik toimib tugeva jahutusradiaatorina, takistades ümbrise temperatuuri liigset tõusu isegi siis, kui siseelement töötab tunduvalt kõrgemal temperatuuril.

On oluline, et soojust võetaks pidevalt ära. Kütteseade valmistati mõttega, et vedelikjahutus vähendaks selle vattihedust või soojushulka, mida see pindala ruutjala kohta teeb.

Mis juhtub, kui kuivatate{0}}tule
Kui osa või kogu kütteseade on endiselt sisse lülitatud ja õhuga kokku puutunud, põleb see väidetavalt kuiv-. Kui vedelik lakkab puutumast ümbrise pinda, muutub temperatuurikeskkond palju.

Võrreldes vedelikega ei kanna õhk väga hästi soojust ja ei hoia soojust väga hästi. Konvektsioon õhus ei toimi kuumusest vabanemiseks nii hästi. Soojusel pole kuhugi minna, kui sama kogus elektrit läheb elemendile. Soojuse valmistamise tempo jääb samaks, samas kui soojuse äravõtmise kiirus langeb.

Selle mittevastavuse tõttu kuumeneb süsteem kiiresti ja läheb termiliselt välja. Kesta temperatuur hakkab kohe tõusma. Päris elus võib täistoitega ja õhus olev PTFE-soojendi saavutada ohtliku temperatuuri vähem kui 60 sekundiga{3}}palju kiiremini, kui arvate.

PTFE-l on pidev kasutustemperatuuri piirang, mis on sõltuvalt koostisest tavaliselt vahemikus 200 kuni 260 kraadi Celsiuse järgi. Sellest vahemikust kõrgemale minnes hakkab materjal lagunema.

Katte temperatuuri tõus ja rikke progresseerumine
PTFE ümbrise avatud osa läheb kuiva{0}}põletamise ajal üsna kuumaks. Sisemine osa võib päris kuumaks minna, kuid välimist osa enam vedelik ei jahuta.

Tõrkerežiim läbib tavaliselt mitu etappi:

Pehmenemine: kui temperatuur läheneb maksimumpiirile, hakkab PTFE oma mehaanilist tugevust kaotama.

Villide teke: kui miski läheb ühes kohas liiga kuumaks, võib gaas sees paisuda või kihtide vahel eralduda, mistõttu tekivad nähtavad mullid või villid.

Pragunemine või lõhenemine: Pehmendatud kest praguneb, kui see on suurema kuumuspinge all.

Siseosade paljastamine: Kui PTFE-tõke puruneb, puutuvad sisemised isolatsiooni- ja takistuselemendid kokku õhu ja võib-olla ka vedelikujäägiga. See võib põhjustada elektrilühise või katastroofilise läbipõlemise.

Metallist-kestaga küttekehad taluvad mõnikord lühikest kuivamist, kuna taluvad kõrgemaid temperatuure. PTFE-l seevastu see võimalus puudub. Roostevaba teras ja muud metallid taluvad palju kõrgemaid pinnatemperatuure ilma lagunemata. PTFE tugevus tuleneb selle võimest taluda kemikaale, mitte aga võimet taluda väga kõrgeid temperatuure.

Miks ebaõnnestumine võib juhtuda kiiresti ja vaikselt
Paljud inimesed arvavad, et kuiv{0}}küttega küttekeha annab suitsu, lõhna või muid ilmseid hoiatusmärke enne, kui see rikki läheb. Kui PTFE ebaõnnestub, võib see olla üsna vaikne. Paljastatud osa võib seest liiga kuumaks minna, enne kui välisküljele ilmuvad nähtavad märgid.

Kuna kütteseade jääb elektriliselt laetuks, ei teki äkilisi katkestusi, kui just turvaseade ei lülitu välja. Püsiv kahjustus on juba tekkinud selleks ajaks, kui deformatsiooni näete.

Niisiis on kuiv{0}}põletamine üks kõige kahjulikumaid ja kiiremaid viise fluoropolümeerküttesüsteemide rikkeks.

Kuiva{0}}põletamise kahjustuste leidmine
Kuivküttega PTFE-soojendite{0}}tõrkerežiimi tuvastamine näitab üldiselt selgeid visuaalseid mustreid. Kõige levinum märk on lokaliseeritud kahjustus just vana vedelikutoru juures. Veealune osa on endiselt heas korras, samas kui vee kohal asuv osa on värvi muutnud, villistunud või kuju muutnud.

Väga halbades olukordades võib kogu avatud ala sulada või laiali laguneda. Vigastamata ja kahjustatud sektsioonide vaheline joon on sageli täiesti kooskõlas vedeliku tasemega rikke ajal.

Muud märgid on:

Mantli osad, mis on painutatud või purunenud

Nähtav pragunemine või söestumine

Mõjutatud piirkonnas on täielik elektrikatkestus.

Kuna kuiva{0}}põletamise kahjustus mõjutab tavaliselt ainult väikest piirkonda, võib kütteseadmel olla selge erinevus veel töötavate ja katkiste osade vahel.

Ainult ennetus toimib strateegiana
Kuiv{0}}põletamine on kiireim viis PTFE-sukelküttekeha purustamiseks. Füüsikast on lihtne aru saada: pidev elektrilise soojuse teke ja väga väike soojuse eemaldamine põhjustavad ümbrise kiire ülekuumenemise ja purunemise.

Kui miski läheb liiga kuumaks, hakkab see kiiresti lagunema ja seda ei saa parandada. Remont ei ole tavaliselt võimalik, kuna keemiline ja elektriline terviklikkus on hävinud.

Selle nõrkuse tundmine näitab, kui oluline on usaldusväärsete mehhanismide olemasolu vedeliku taseme kaitsmiseks. Palju parem on hoida inimesi kokkupuute eest, kui proovida toime tulla lühikese kuiva tööga.

Nüüd, kui teame, kui kiire ülekuumenemine toimub, saame liikuda järgmise olulise insenerietapi juurde: usaldusväärsete vedelikutaseme juhtseadiste ja blokeeringute paigaldamine, et tagada, et kuiv{0}}põletamine ei korduks.